CN103114258A - 一种含稀土的37Mn高压气瓶坯及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种含稀土的37Mn高压气瓶坯及其生产方法，属于钢铁冶金技术领域。本发明是采用“高炉铁水-铁水预处理-转炉冶炼-LF精炼-VD真空脱气-钙处理-加入稀土-大方坯连铸-轧制200mm×200mm规格成品坯-取样-试样热处理-检验”生产工艺制成的。由于本发明采用了上述技术方案，与传统技术相比有以下的优点和效果：37Mn高压气瓶坯中H、O、N气体含量较低，钢质较洁净；坯横截面碳偏析程度较轻、锰偏析程度轻微；低倍组织结构比较致密，金相组织为珠光体+铁素体，晶粒度7～9级，钢中夹杂物级别较低，37Mn高压气瓶坯的成分、组织、性能均匀，冲瓶工艺性能优良，适于冲压生产高压气瓶和使用安全性，37Mn高压气瓶的性能稳定、均匀，塑性、冲击性能储备裕度较高，综合力学性能优良。
Description
一、所属技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种含稀土的37Mn高压气瓶坯及其生产方法。
二、背景技术
高压气瓶属高压容器，公称工作压力一般为10～30MPa，是一种可重复充装的移动式钢瓶，用于盛装永久性气体或高压液化气体，广泛用于工矿企业和建筑、交通、运输、海洋、航空、医疗、军事等国民经济各部门。由于气瓶所充装的介质种类很多，且具有易燃、易爆、剧毒或腐蚀特性，加之气瓶重复充装和流动性大，一旦发生爆炸或泄漏，往往并发火灾或中毒，引起灾难性事故发生。
高压气瓶有焊接和无缝两种结构，焊接高压气瓶已逐渐被淘汰。
制造无缝气瓶有两种方法，一是锻制瓶，用方钢坯通过热冲压拉伸并收口成型，简称E法；二是管制瓶，用无缝钢管做坯料通过热旋压收口收底成型，简称M法。用方钢坯制造高压气瓶，具有表面质量好，尺寸范围广，成本低，生产率高，工艺设备简单等特点，已成为生产高压气瓶的主要方法之一。
发展廉价气瓶的结果是采用37Mn钢种连铸坯轧制高压气瓶坯。在今天钢材市场残酷竞争情况下，开发采用连铸大方坯试制37Mn高压气瓶坯的工艺技术显得更加紧迫。稀土在37Mn高压气瓶坯中的作用可概括为：净化作用、变性作用、微合金化作用。
三、发明内容
本发明的目的是针对高压气瓶坯的生产工艺由模铸工艺改为连铸工艺，在压缩比由模铸工艺的14～16降至连铸工艺的低于3的情况下，通过在钢包钢水中加入微量稀土，来改善37Mn高压气瓶坯的金相组织和力学性能。
本发明要实现上述目的所采用的技术方案如下所述：按钢水重量的0.0025％～0.01％加入混合稀土，通过稀土在37Mn高压气瓶坯中的净化作用、变性作用、微合金化作用，来提高和改善37Mn高压气瓶坯的金相组织和机械力学性能。
采用的生产工艺简述为：“高炉铁水-铁水预处理-转炉冶炼-LF精炼-VD真空脱气-钙处理-加入稀土-大方坯连铸-轧制200mm×200mm规格成品坯-取样-试样热处理-检验”。
加入微量稀土的品种、形式，可以是喂包覆铁皮的稀土丝、喂稀土复合包芯线、稀土铝锰钛铁合金、硅铝钡钙稀土铁合金、稀土铝钙铁合金、稀土镁钙铁合金、Fe-(混合)RE中间合金、Fe-La中间合金、Fe-Ce中间合金、(混合)RE金属棒等。
在钢包钢水中加入微量稀土的时机，是在钙处理之后加入，并保证软吹氩2～7分钟。
轧制200mm×200mm规格成品坯，采用加热温度1180±20℃，开轧温度1160±20℃，终轧温度920±20℃。
试样热处理工艺的奥氏体化温度860±20℃，将固溶在钢中的稀土通过扩散机制富集于晶界，减少了杂质元素在晶界的偏聚，强化了晶界，从而改善晶界并抑制局部弱化，使含稀土的37Mn高压气瓶坯及37Mn高压气瓶的性能波动较小，性能稳定、均匀，塑性、冲击性能储备裕度较高，综合力学性能优良。
四、具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细描述。
实施例1：
在钢包钢水中按钢水重量的0.005％加入稀土。采用“高炉铁水-铁水预处理-转炉冶炼-LF精炼-VD真空脱气-钙处理-加入稀土-大方坯连铸-轧制200mm×200mm规格成品坯-取样-试样热处理-检验”含稀土的37Mn高压气瓶坯生产工艺。
加入微量稀土的品种、形式为喂稀土复合包芯线。
在钢包钢水中加入微量稀土的时机，是在钙处理之后加入，保证软吹氩5分钟。
37Mn高压气瓶坯(200mm×200mm)的化学成份(Wt％)见表1。
轧制200mm×200mm规格成品坯，采用加热温度1180±20℃，开轧温度为1160±20℃，终轧温度为920±20℃。
试样热处理工艺的适宜奥氏体化温度860±20℃，使固溶在钢中的稀土通过扩散机制富集于晶界，从而减少了杂质元素在晶界的偏聚，强化了晶界，改善晶界并抑制局部弱化，使含稀土的37Mn高压气瓶坯及37Mn高压气瓶的性能波动较小，性能稳定、均匀，塑性、冲击性能储备裕度较高，综合力学性能优良。
37Mn高压气瓶坯(200mm×200mm)金相组织及力学性能见表2、表3。
表137Mn高压气瓶坯(200mm×200mm)化学成份(Wt％)
| 项目 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Cu |
| 1 | 0.40 | 0.29 | 1.59 | 0.021 | 0.013 | 0.016 | 0.017 | 0.019 |
| 2 | 0.38 | 0.25 | 1.53 | 0.019 | 0.005 | 0.010 | 0.019 | 0.017 |
| 3 | 0.37 | 0.26 | 1.48 | 0.021 | 0.008 | 0.010 | 0.014 | 0.009 |
表237Mn高压气瓶坯(200mm×200mm)金相组织
| 项目 | 组织 | 晶粒度(级) |
| 1 | P+F | 7～9 |
| 2 | P+F | 7～9 |
| 3 | P+F | 7～9 |
表337Mn高压气瓶坯(200mm×200mm)力学性能
| 项目 | Rel(MPa) | Rm(MPa) | A(％) | Aku(J) |
| 1 | 625 | 840 | 22 | 56 |
| 2 | 560 | 820 | 18 | 66 |
| 3 | 585 | 835 | 21.5 | 64 |
实施例2：
在钢包钢水中按钢水重量的0.0075％加入混合稀土。采用“高炉铁水-铁水预处理-转炉冶炼-LF精炼-VD真空脱气-钙处理-加入稀土-大方坯连铸-轧制200mm×200mm规格成品坯-取样-试样热处理-检验”含稀土的37Mn高压气瓶坯生产工艺。
加入微量稀土的品种形式为硅铝钡钙稀土铁合金。
在钢包钢水中加入微量稀土的时机，是在钙处理之后加入微量稀土，保证软吹氩4分钟。37Mn钢水的化学成份(Wt％)见表4。
轧制200mm×200mm规格成品坯，采用加热温度1180±20℃，开轧温度为1160±20℃，终轧温度为920±20℃。
试样热处理工艺的适宜奥氏体化温度860±20℃，固溶在钢中的稀土往往通过扩散机制富集于晶界，减少了杂质元素在晶界的偏聚，强化了晶界，从而改善晶界并抑制局部弱化，使含稀土的37Mn高压气瓶坯及37Mn高压气瓶的性能波动较小，性能稳定、均匀，塑性、冲击性能储备裕度较高，综合力学性能优良。
37Mn高压气瓶坯(200mm×200mm)的金相组织及力学性能见表5、表6。
表437Mn钢水化学成份(Wt％)
| 项目 | C | Si | Mn | P | S | Ni | Cr | Cu |
| 4 | 0.36 | 0.28 | 1.51 | 0.017 | 0.006 | 0.009 | 0.015 | 0.017 |
| 5 | 0.40 | 0.21 | 1.52 | 0.022 | 0.005 | 0.008 | 0.010 | 0.009 |
| 6 | 0.38 | 0.26 | 1.50 | 0.016 | 0.009 | 0.014 | 0.016 | 0.013 |
表537Mn高压气瓶坯(200mm×200mm)金相组织
| 项目 | 组织 | 晶粒度(级) |
| 4 | P+F | 7～9 |
| 5 | P+F | 7～9 |
| 6 | P+F | 7～9 |
表637Mn高压气瓶坯(200mm×200mm)力学性能
| 项目 | Rel(MPa) | Rm(MPa) | A(％) | Aku(J) |
| 4 | 610 | 800 | 20 | 64 |
| 5 | 630 | 850 | 23.5 | 57 |
| 6 | 580 | 830 | 20 | 68 |
Claims (6)
1.一种含稀土的37Mn高压气瓶坯，其特征在于在钢包钢水中按钢水重量的0.0025％～0.01％加入稀土，其化学成分按重量百分比为：C0.34～0.40、Si0.17～0.37、Mn1.40～1.75、V0.07～0.１２、P≤0.030、S≤0.030、P+S≤0.050、Cr(Ni)≤0.25、Cu≤0.20、稀土加入量0.0025～0.01。
2.根据权利要求1所述特征的一种含稀土的37Mn高压气瓶坯的生产方法，其特征在于采用“高炉铁水-铁水预处理-转炉冶炼-LF精炼-VD真空脱气-钙处理-加入稀土-大方坯连铸-轧制200mm×200mm规格成品坯-取样-试样热处理-检验”含稀土的37Mn高压气瓶坯生产工艺。
3.根据权利要求2所述一种含稀土的37Mn高压气瓶坯的生产方法，其特征在于加入微量稀土的形式可以是喂包覆铁皮的稀土丝、喂稀土复合包芯线、稀土铝锰钛铁合金、硅铝钡钙稀土铁合金、稀土铝钙铁合金、稀土镁钙铁合金、Fe-混合RE中间合金、Fe-La中间合金、Fe-Ce中间合金、混合RE金属棒。
4.根据权利要求2所述一种含稀土的37Mn高压气瓶坯的生产方法，其特征在于在钢包钢水中加入微量稀土的时机，是在钙处理之后加入微量稀土，保证软吹氩2～7分钟。
5.根据权利要求2所述一种含稀土的37Mn高压气瓶坯的生产方法，其特征在于轧制200mm×200mm规格成品坯，采用加热温度1180±20℃，开轧温度为1160±20℃，终轧温度为920±20℃。
6.根据权利要求2所述一种含稀土的37Mn高压气瓶坯的生产方法，其特征在于试样热处理工艺的适宜奥氏体化温度为860±20℃，固溶在钢中的稀土通过扩散机制富集于晶界，减少了杂质元素在晶界的偏聚，强化了晶界，从而改善晶界并抑制局部弱化，使含稀土的37Mn高压气瓶坯及37Mn高压气瓶的性能波动较小，性能稳定、均匀，塑性、冲击性能储备裕度较高，综合力学性能优良。
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